【正文】 畫線描點(diǎn)：把待測 電位器接到測試端，按下 E畫線描點(diǎn)鍵，即可啟動(dòng)電機(jī)，對(duì)電位器進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測測量，在此過程中，也可按下 F暫停鍵，將暫停電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn) ，暫停描點(diǎn)畫線。 本畢業(yè)設(shè)計(jì)由林老師、吳老師、郭老師、駱老師的的悉心指導(dǎo)，以及 劉春水、廖乃建 兩位同學(xué)的合作 完成的 ；他們認(rèn)真審閱了全稿，一起通宵 熬夜 ，幫忙編寫程序、提供電路圖、檢查故障、實(shí)物安裝等提出了寶貴的意見，對(duì)此，我表示衷心的感謝。 在制作作品的過程中無論是硬件還是軟件都會(huì)遇到一定的問題， 吳老師提供電路圖， 我們 隊(duì)員 負(fù)責(zé)的是硬件的制作，而軟件 部分 則由林老師幫忙負(fù)責(zé)編寫。 故障分析 軟件部分只要我們測得的電阻值與 AD 值 準(zhǔn)確，以及輸入時(shí)的正確，就沒 什么錯(cuò)誤，若出現(xiàn)了錯(cuò)誤只要稍微的改正即可。而進(jìn)入按鍵控制中；如圖 13 首先進(jìn)行按鍵初始化，并且掃描按鍵并讀取鍵值，然后進(jìn)行按鍵的德判別，看是否在 0到 9之間，若是，則顯示數(shù)字值，然后退出；若不是，則進(jìn)入功能值選擇，并且進(jìn)一步判斷是否大于功能值，若是則退出，若不是，則進(jìn)入執(zhí)行相應(yīng)的功能，然后退出。 10 R110KR210KR3100 KR4100 K231X1T L 43 1R71K+ 5VR520k+ 5V 5VC1104C5104C 1022u FC 1122u FV O 112348 L M 2AL M 35325S 1BR E L A Y25S 1BR E L A Y 圖 9 1K、 10K檔工作原理圖 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊原理分析 如圖 6所示， 在步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊中，采用了帶 光耦隔離，抗干擾能力強(qiáng) 的 TLP521作為隔離電流保護(hù)芯片，其中 L297 的 17 腳通過給高低電平來控制步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，而 18腳為步進(jìn)時(shí)鐘輸入端，控制每個(gè)步數(shù)的時(shí)間增量， 19 腳 步進(jìn)電機(jī)的半步或者整步的選擇， 10 腳為使能控制端，來控制電機(jī)的啟停，而經(jīng)過 內(nèi)部 包 含 4 信 道邏輯 驅(qū) 動(dòng) 電 路、高壓、大電流雙 H 橋 式驅(qū)動(dòng)器 L298 來控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn) （如圖 10） 。 + 5VR620K12348N 2AL M 35 3+ 5V 5VV O 3R 11510Q190 1 4 K5D1D I O D ER 12100Q4P 10+ 5VT L 43 1R E S 圖 7 100Ω檔工作原理 圖 9 10MΩ 檔工作原理分析 如圖 8 所示 , TL431 一腳產(chǎn)生 電壓 ， 而待測電阻 Rx 經(jīng)過 R35 和 R36 分壓后，得到的一個(gè)分壓值經(jīng)過繼電器的吸合通過跟隨器 LM353，由跟隨器的 7腳輸 VO2 至單片機(jī)進(jìn)行 A/D轉(zhuǎn)換。但一旦 R11電壓升高， TL431 就會(huì)動(dòng)作而使它的陰陽極的電流大幅增加（分流三極管的偏流電流），最終結(jié)果是使 R11 的電壓回到 為止。故采用此方案。 方案 2：用 ZLG7290 鍵盤顯示電路顯示。 GND600R8600R91RR7Q295401TLC22722TLC2272GNDQ1540儀表放大GND+12V1RR6接 DA接儀表放大圖（ 4 ） 圖 4 TLC2272 恒流源電路 方案 3： LM353 與 TL431 組成的恒流源如圖 5兩者的配合互補(bǔ)了相對(duì)的缺陷， I=U/Rx且不需要穩(wěn)壓管，相對(duì)方案 3而言經(jīng)濟(jì)效益較高，調(diào)試和穩(wěn)定性優(yōu)于以上一系列方案。 在采樣測量模塊方案選擇中，我們有 4個(gè)備選方案，具體如下： 方案 1： 用一個(gè)運(yùn)放作為反饋，同時(shí)使用場效應(yīng)管避免三極管的 be 電流導(dǎo)致的誤差。 方案 2：采用 STC 公司的 12C5A60S2 單片機(jī)作為主控制器。 圖 2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 5 方案論證 為較好的實(shí)現(xiàn)各模塊的功能，我們分別設(shè)計(jì)了幾種方案并分別進(jìn)行了論證 。（ 5%讀數(shù)＋ 2 字） ,全程測量時(shí)間不 大于 10 秒 ,測量點(diǎn)不少于 15 點(diǎn)。 （ 3） 100Ω 、 1kΩ 、 10kΩ 三檔量程具有自動(dòng)量程轉(zhuǎn)換功能。 設(shè)計(jì)要求 1．基本功能 （ 1）測量量程為 100Ω 、 1kΩ 、 10kΩ 、 10MΩ 四檔。待測電阻 Rx經(jīng) LM35 TL431搭建的測量電路由單 片機(jī)控制繼電器量程調(diào)整，再經(jīng)轉(zhuǎn)換送回單片機(jī)，單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集 分析后可在 LCD12864液晶上顯示相應(yīng)數(shù)字和單位， 該測量儀測量 量程為100Ω 、 1kΩ 、 10kΩ 、 10MΩ 四檔 。 具有自動(dòng)電阻篩選功能， 即在進(jìn)行電阻篩選測量時(shí)，用戶通過鍵盤輸入要求的電阻值和篩選的誤差值；測量時(shí)，儀器能在顯示被測電阻阻值的同時(shí)，給出該電阻是否符合篩 選要求的指示。測量準(zhǔn)確度為177。 2．發(fā)揮部分 （ 1）具有自動(dòng)電阻篩選功能。輔助裝置連接的示意圖如圖 1 所示。 在控制模塊選擇上，我們有以下幾種方案，具體如下： 方案 1：采用可編程邏輯器件 CPLD 作為控制器。 STC12C5A60S2 是一個(gè)低功耗，高性能的 51 內(nèi)核的 CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 8k 空間的可反復(fù)擦 1000 次的 Flash只讀存儲(chǔ)器，具有 256 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM）， 32 個(gè) IO 口， 2個(gè) 16 位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器。典型 運(yùn)放恒流源如圖 2所示， 本方案 電流不 是 特別精確，其中的場效應(yīng)管也可以用三極管代替。綜合以上分析，故我們選擇了方案 3。由于 ZLG7290 鍵盤顯示電路有兩個(gè)四位數(shù)碼管顯示，但是按鍵顯示不夠穩(wěn)定，程序設(shè)計(jì)較繁瑣，因此我們放棄了此方案。 電機(jī) 轉(zhuǎn)動(dòng)過程中需要精密測出相應(yīng)轉(zhuǎn)過的角度，這就要求電機(jī)的靈敏度高，受 慣性的影響較小，所以直流電機(jī)不滿足要求。因?yàn)槿龢O管的基極偏流電流大小是很小的，它的微小變化就會(huì)帶來其發(fā)射極電流的大變化，所以基極電流的變化對(duì)恒流大小的變化可以忽略不計(jì)的。 而并聯(lián)在繼電器上的二極管起到了保護(hù)作用， 一般繼電器線圈匝數(shù)較多，在釋放瞬間會(huì)產(chǎn)生一個(gè)較高電壓的感應(yīng)電動(dòng)勢，這個(gè)電動(dòng)勢對(duì)驅(qū)動(dòng)三極管有威脅，并聯(lián)在線圈兩端的二極管就是短路這個(gè)感應(yīng)電動(dòng)勢的，避免擊穿驅(qū)動(dòng)管 。其中圖 6 上的 8個(gè)二極管起著續(xù)流保護(hù)的作用 。 初 始 化A D 初 始 化時(shí) 鐘 初 始 化液 晶 初 始 化模 式 初 始 化步 進(jìn) 電 機(jī) 初 始 化結(jié) 束開 始 圖 12 各初始化模塊流程圖 圖 13 按鍵程序流程圖 按鍵掃描按鍵并讀取鍵值鍵值是否屬于 0 ~ 9數(shù)字值功能值是否大于功能上限值是否是否 執(zhí)行相應(yīng)功能開始退出 13 自動(dòng)量程切換過程中，如圖 14所示首先程序進(jìn) 入自動(dòng)切換模式，在初始化后，先對(duì)10MΩ 的 AD值讀取、判定，若 AD 值比最小值小，則切換到 10KΩ 檔位，若否，則確認(rèn)存儲(chǔ)量程并刷新顯示， 10KΩ 、 1kΩ 、 100Ω 亦進(jìn)行判斷，最終程序結(jié)束。因此根據(jù)這種方案設(shè)計(jì)的自動(dòng)電阻測量儀的主要故障出現(xiàn)在硬件部分，硬件的原理的設(shè)計(jì)、元件本身的誤差、輸出電壓值的是否符合單片機(jī)的要求、制板的工藝等等，都是很難修正的，所以在這過程中，我們不斷的在改正這些硬件上的問題，以達(dá)到最大的準(zhǔn)確值以及精確度。在這過程中，我學(xué)會(huì)了如何獨(dú)立解決問題，如何和隊(duì)員分配任務(wù)，只有這樣才能對(duì)問題有更深的了解 。 7 參考文獻(xiàn) 寇戈 ． 模擬電路與數(shù)字電路 ． 電子工業(yè)出版社 ． 2020 年 07 月 周紹敏．電工基礎(chǔ) ．高等教育出版社． 2020 年 5月 梁潔婷．單片機(jī)原理與運(yùn)用． 電子工業(yè)出版社 ． 2020 年 07月 劉金華．單片機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集 [J]．自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用． 2020 年第 28 卷 第11 期 8